FABRICATION ADDITIVE TECHNOLOGIES CAPACITÉS ET … · La fabrication additive : qu’est-ce que...

LA FABRICATION ADDITIVE :

TECHNOLOGIES, CAPACITÉS

ET APPLICATIONS

MATHIEU CHAUVETTE, CÉGEP DE LA POCATIÈRE

LORRAINE BLAIS, SOLUTIONS NOVIKA

Fabrication additive ou

impression 3D?

Sources : GE Aviation, 3D Print.com, Thingiverse

La fabrication additive : qu’est-ce

que c’est? • La plupart des techniques conventionnelles

de fabrication sont basées sur le retrait de

matière

Qu’est-ce que c’est? • Fabrication additive : fabrication de pièces par

ajout de matière en couches successives So

urc

e : M

ash

able

et

GE

Avi

atio

n

FDM

À quoi ça sert?

• Obtenir une première pièce rapidement

– Pas d’outillage dédié

– Validation rapide et peu coûteuse des concepts

– Diminution des coûts et des temps d’itérations

Source : R.A.M. Engineering

À quoi ça sert? C

oû

t $

Volume de production Complexité des pièces C

oû

t $

0 Beaucoup! Simples Très complexes

• Fabriquer une pièce unique ou difficile à machiner

À quoi ça sert? • Fabriquer une pièce unique ou difficile à

machiner

– Applications médicales et dentaires

– Pièces de rechange

• Pas d’inventaire

• Pas de pièces obsolètes

• Ingénierie inverse

– Moule ou modèles de cires pour moules

Source : Sculpteo

À quoi ça sert? • Diminuer le poids des pièces tout

en maintenant leur performance

– Amélioration du ratio matière achetée matière utilisée

• Matériaux coûteux (titane, inconel…)

– Nouvelle conception

– La matière est présente seulement là où c’est nécessaire

Source : Lieber Group et BXJ

À quoi ça sert?

• Fabriquer une pièce impossible à

machiner

Source : 3Ders

À quoi ça sert?

Refroidissement conventionnel

“conformal cooling” ou au plus près de la forme

Source : Texer Mold Technology

À quoi ça sert?

• Ajouter des fonctions à une pièce ou

• Diminuer le nombre de pièces

Source : 3D Center

À quoi ça sert?

• Fusionner des revêtements

performants sur des

matériaux courants.

Source : Novika

À quoi ça sert?

• Redonner ses dimensions d’origine à une

pièce usée ou abimée

Source : Novika

Les technologies usuelles

Matériaux polymères (Plastiques)

Filaments extrudés Fusion (thermique) FDM

Poudres Frittage laser SLS

Résines

Photopolymérisation

SLA

DLP/CLIP

Projection de matériau

Multijet/Polyjet

Projection de liant

Matériaux polymères (Plastiques)

FDM Fused Deposition

Modeling

Dépôt de matière fondue

http://www.3dnatives.com/depot-de-matiere-fondue-fdm/

Vidéo FDM

Matériaux polymères (Plastiques)

SLS Selective Laser Sintering

Frittage par laser sélectif

http://www.lesnumeriques.com/imprimante-3d/impression-3d-differents-procedes-a1876.html

Matériaux polymères (Plastiques)

SLA Stereolithography

Apparatus

Stéréolithographie

http://www.lesnumeriques.com/imprimante-3d/impression-3d-differents-procedes-a1876.html

Matériaux polymères (Plastiques)

DLP/CLIP

Digital Light Processing

Continuous Liquid Interface Production

http://www.3dnatives.com/clip-revolutionner-impression-3d/

Vidéo

https://www.youtube.com/watch?v=CR1XdZEWnC4 DLP/CLIP 0:27

Matériaux polymères (Plastiques)

Multijet/Polyjet

Projection de

matériau

http://www.lesnumeriques.com/imprimante-3d/impression-3d-differents-procedes-a1876.html

Matériaux polymères (Plastiques)

Projection de liant

Poudre déposée et

liée à l’aide d’une

résine.

https://3dprinting.com/wp-content/uploads/2012/06/binder-jetting.png

Possible pour les

métaux avec

injection.

Les matériaux usuels

Plastiques et polymères

Matériaux polymères (Plastiques)

Filaments extrudés

Thermoplastiques

PLA ABS Polyester Nylon

Poudres

Thermoplastiques

Polyuréthane Polystyrène Nylon

Résines

Thermodurcissables

ABS Epoxy Acrylique Caoutchouc

Comparaison des procédés

d’impression 3D

Impression 3D

FDM

Filaments extrudés

Peu coûteux

Bonnes propriétés

mécaniques

Fini rugueux

Faible précision

SLA/CLIP

Photopolymérisation

Haute précision

Fini lisse Pièces résistantes/

fragiles

Coût moyen

SLS

Frittage laser

Aucun support

Excellentes propriétés

mécaniques

Haute précision

Coûteux

50 à 150 mm/h 14 mm/h 48 mm/h

Les matériaux usuels

Les matériaux organiques et autres • La cire

• Le bois

• Les matières alimentaires

• Les tissus biologiques

• Les composites céramiques (dentisterie)

Les technologies usuelles

Matériaux métalliques/céramiques

Filaments Procédés de soudage GMAW, GTAW, …

Poudres

Fusion laser

DMLS

DMD

Rechargement par projection thermique

Plasma-HVOF

Fusion par faisceau d’électrons

EBM

Matériaux métalliques/céramiques

Procédés de soudage

GTAW (TIG),

GMAW (MIG), …

https://3dprinting.com/wp-content/uploads/2012/06/binder-jetting.png

Matériaux métalliques/céramiques

DMLS Direct Metal Laser Sintering

Fusion laser directe de métal

https://3dprinting.com/wp-content/uploads/2012/06/binder-jetting.png

Video

https://www.youtube.com/watch?v=rEfdO4p4SFc 1:18 DMLS

Matériaux métalliques/céramiques

DMD

http://www.fst.nl/images/blockpage/4/1/laser-cladding-schematics.jpg

Direct metal deposition

Rechargement laser poudre

Rechargement laser fil

Vidéo

https://www.youtube.com/watch?v=xBJ32IaCZ3c DMD 1:00

Matériaux métalliques/céramiques

PLASMA/HVOF

Rechargement par

projection thermique

Matériaux métalliques/céramiques

EBM Electron Beam Melting

Fusion par faisceau d’électrons

http://allabout3dprinting.com/wp-content/uploads/2014/02/EBM-by-ARCAM.jpg

Les matériaux usuels

Les métaux et céramiques • L'aluminium

• L'acier

• L’acier inoxydable

• Le cobalt-chrome

• Le titane

• Les carbures

• …

Avantages et limitations

• En ingénierie : CAO et DAO

• Coût d’achat élevé pour un

équipement de qualité.

• Coût de production élevé.

• Finis de surface et qualité

mécaniques non contrôlable.

• Temps d’impression élevé dans un

contexte de production.

• Impression de métal : toxicité.

• Permet la fabrication de pièces

complexes, voir impossibles à

usiner.

• Permet la fabrication sans

posséder un atelier complet.

• Prototypage rapide.

• Moule pour de petites productions.

• Perte de matière faible.

• Permet l’utilisation de matière

recyclée.

Merci!